表面增强拉曼光谱技术应用于环境污染物检测的研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)技术作为一种单分子水平的检测技术在众多领域都有广泛的应用.SERS技术的高灵敏性、可实时检测等特点,在环境领域有着巨大的应用前景.本文从增强基底材料的SERS效应、提高其选择性和优化实用性的三个方面介绍了SERS技术应用于环境污染物检测的最新研究进展,并在此基础上提出了今后SERS技术在环境领域的可能发展方向.     

镉对砷在二氧化钛上吸附性能的影响

研究了镉与砷共吸附在二氧化钛(TiO2)上的吸附机理以及镉对砷吸附的影响,通过宏观吸附试验、红外光谱(ATR-FTIR)、表面增强拉曼(SERS)、Zeta电位表征和电荷分布多位络合模型(Charge-distribution multisite complexation model,CD-MUSIC)得到单砷及砷镉在...     

土壤矿物、胡敏酸和微生物的混合体系对Cd的吸附特征

土壤重金属污染对植物、水体、生态系统的影响与土壤溶液(包括渗漏水和地表径流)的浓度及其时空变化密切相关,这是因为能被生物吸收和随水迁移的污染物、营养物主要溶解在水中。要定量在时间和空间上都变化的土壤溶液浓度,又必须阐释土壤固相的吸附(解吸)作用以及不同土壤组分(土壤矿物、有机质、微生物)的相互作用和复合效应。最简单的农田土壤生态系统:土壤-水-植物-微生物系统,也是属于多质、多相的系统。然而目前国内外对于复合系统的复合效应研究相当薄弱,以致难以对单项研究结果和数据进行综合分析。为探讨土壤固相吸附重金属过程中各组分的相互作用机制,本研究以胡敏酸(humic acid,HA)代表有机质,土壤矿物代表无机质,耐镉性微生物代表土壤微生物,采用批量等温吸附实验的方法,模拟了土壤系统中基本单元无机质-有机质-微生物对Cd的吸附效应,阐明土壤矿物-有机质-微生物在重金属Cd吸附方面的相互作用。研究结果表明:对Cd的吸附作用,HA和蒙脱石(montmorillonite)、蒙脱石和微生物、硅藻土(diatomite)和微生物具有加和性;HA和硅藻土之间,HA、微生物和硅藻土之间,以及HA和微生物之间表现为协同作用;HA、微生物和蒙脱石之间表现为拮抗作用。HA容易与其他吸附剂发生协同作用;两种矿物相比,硅藻土更容易发生协同作用,而蒙脱石表现为拮抗作用的趋势更加明显。蒙脱石和硅藻土与HA混合培养不同时间,硅藻土和蒙脱石吸附的HA的量及其混合物对Cd的吸附量都随时间的延长而增加。     

胡敏酸、富里酸对土壤-地下水系统中BDE-47迁移的影响

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是土壤-地下水系统中广泛存在的有机污染物,研究土壤组分对其迁移行为的影响是解决土壤-地下水系统中多溴联苯醚归趋问题的关键。以典型多溴联苯醚同系物2,2',4,4'-四溴联苯醚(2,2',4,4'-tetrabromodiphenyl ether,BDE-47)为研究对象,选取胡敏酸(humic acid,HA)、富里酸(fulvic acid,FA)2种代表性土壤有机组分,配制不同浓度的FA、HA溶液(150 mg·L~(-1)、50 mg·L~(-1)),分别对不同浓度的BDE-47(100μg·g~(-1)、10μg·g~(-1))污染土壤进行土柱淋滤实验,探讨FA、HA对土壤-地下水系统中BDE-47迁移的影响。结果表明,HA作用下,实验组下层土壤中BDE-47的残留比例分别为0.62%和0.40%,分别低于对照组的0.72%和3.36%;FA作用下,实验组下层土壤中BDE-47的残留比例分别为6.40%和6.71%,分别高于对照组的0.72%和3.36%。结合HA和FA的元素组成和结构特征分析可知,疏水性强的HA能够促进BDE-47随水流迁移进入地下水系统;亲水性强的FA促进BDE-47在土壤系统中的分布,阻滞了土壤系统中BDE-47进入地下水系统。本文为评估HA、FA对土壤-地下水系统中BDE-47迁移的影响提供依据。     

水位调节对三峡水库消落带植被群落特征的影响

水位运行或调节模式是影响水库消落带植被组成与结构的关键因素,三峡水库独特的水位调节形成了具有明显不同出露-淹没特征的梯度性消落带.为了解水位调节对三峡库区消落带植物群落特征的影响,选择在三峡水库高水位运行5年后,在库区腹地3个受人为干扰较小且近自然状态的消落带,开展了不同高程(150 m、160 m和170 m)梯度的消落带植被物种组成、盖度、生物量、生物多样性和优势物种的比较研究.结果显示:消落带植被共有51种植物,多年生和一年生植物分别为25种和26种;随着高程增加,总物种数量越来越高,3个高程分别为8种、22种和45种分布;150 m高程盖度和生物量明显低于160 m和170 m两个高程,而后两者均没有显著差异;不同水位高程优势种明显不同,以白酒草为主的一年生植物多分布在消落带170 m高程,以狗牙根和马唐为主的多年生和一年生植物分布在消落带的160 m高程,以狗牙根为主的多年生植物分布在150 m高程;生物多样性指数随着高程的增加而变大,其中Shannon-Wiener多样性指数在150 m、160 m和170 m高程分别为0.877±0.298、2.137±0.186和3.097±0.407.综上表明,水位调节导致三峡水库消落带植被在30 m高程(145-175 m)范围内形成了不同组成与结构的群落,优势物种间差异可能是消落带植物对三峡水库水位调节模式的一种适应性策略体现;150 m高程出露时间相对较短,其土壤沉积物淤积严重,表层土壤种子库萌发受影响,物种数量、生物多样性、植被盖度和生物量明显低于其他高程,自然恢复能力较差.     

洞庭湖不同水位梯度川三蕊柳和短尖薹草土壤有机碳垂直分布特征

以洞庭湖湿地3种水位梯度(-60、-40和-20 cm,即水位在土壤表层60、40和20 cm以下)的川三蕊柳(Salix triandroides)和短尖薹草(Carex brevicuspis)为研究对象,揭示0～20、20～40、40～60、60～80 cm土壤有机碳及腐殖质碳(胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳)含量的垂直分布特征。结果表明,在3种水位下,川三蕊柳和短尖薹草群落土壤有机碳和腐殖质碳含量均以0～20 cm土壤较高。川三蕊柳0～20 cm土壤有机碳含量以高水位区较高,而20～80 cm土壤以中水位区较高;短尖薹草4层土壤有机碳含量均以中水位区较高。对土壤富里酸碳含量而言,川三蕊柳和短尖薹草群落在3种水位之间无显著差异。对土壤胡敏酸含量而言,川三蕊柳群落0～20 cm土壤以高水位区较高,20～60 cm土壤在3种水位之间无显著差异,而60～80 cm土壤以高水位区较低;短尖薹草群落0～40 cm土壤以中水位区较高,40～60 cm土壤在3种水位之间无显著差异,而60～80 cm土壤以高水位区较低。对胡敏素含量而言,川三蕊柳群落0～20 cm土壤以高水位区较高,20～80 cm土壤以高水位区较低;短尖薹草4层土壤胡敏素碳含量均以中水位区较高。与短尖薹草群落相比,川三蕊柳群落能提高低水位区0～80 cm和高水位区0～20 cm土壤有机碳及腐殖质碳含量,但降低了中水位区0～80 cm和高水位区20～60 cm土壤有机碳及腐殖质碳含量。可见,湿地土壤有机碳含量受植被类型和水位的综合影响,在洞庭湖湿地应选取高水位洲滩恢复川三蕊柳群落,以提高湿地土壤有机碳含量。     

土壤有机质对诺氟沙星的吸附特征

通过对滇池泥炭土和周围表层土壤两种土样及由其分离出的胡敏酸(HA)、胡敏素(HM)对诺氟沙星(NOR)的吸附特征展开研究.有机元素分析结果显示,滇池周边泥炭土含有非常丰富的碳资源.NOR在土壤及其组分中表现了显著的非线性吸附特征.相对于原始土壤和HM,HA组分对NOR表现了较强的吸附作用;而且,泥炭土与表层土相比,有机碳含量较高的泥炭土对NOR的吸附也相对较高;但是无机矿物对NOR的表观吸附有显著的贡献,因此应该避免用有机碳含量对吸附系数进行标准化.随着对HA的逐级萃取,NOR在HA上吸附的非均质性越来越强.     

基于表面增强拉曼研究好氧菌株对砷的原位还原过程

从内蒙古高砷地区土壤中分离得到好氧菌株Pantoea sp.IMH,通过场发射扫描电镜与透射电镜表征该菌株形貌为短棒状、周生鞭毛.最小生长抑制浓度测定结果表明菌株IMH对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均有一定抗性.砷还原动力学过程研究表明菌株IMH具有高效砷还原能力.利用表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)作为表征手段,采用自主计的流动检测装置,检测到了菌株IMH的30 min内的砷还原过程.通过对菌株砷还原机理的探究认为,ars H、ars C、ars B和arsR等4种基因片段在调控砷还原过程中起到了主要作用.     

基于表面增强拉曼光谱技术的环境水样中杀鼠醚的现场快速检测方法

杀鼠醚在水环境中的蓄积可对生态系统造成破坏，并对人体健康产生不利影响.本文利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术，构建环境水中杀鼠醚的简单、快速定性及定量检测分析方法.采用化学合成法制备了粒径为45—60 nm的纳米金作为SERS活性基底，以便携式拉曼光谱仪作为检测平台，实现了3 min内完成环境水中杀鼠醚的检测.通过对实验条件进行优化，该方法的检出限低至1.53 ng·mL^-1，加标回收率为90.2%—98.2%.在浓度为0.025—5μg·mL^-1范围内，杀鼠醚浓度与SERS信号强度间呈现出良好的线性关系，R²=0.990.与传统方法相比，该方法操作简单、快速、成本低廉，为水中杀鼠醚的现场检测分析提供了可靠的新选择.     

土壤和沉积物中有机质对双酚A和17α-乙炔基雌二醇的吸附行为

研究了土壤和沉积物原始样品bulk及其有机质组分(非水解性有机质NHC、碳黑BC和腐殖酸HA)对17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA)的吸附行为.所有的吸附等温线都很好地拟合了Freundlich模型,除HA和bulk外,所有的吸附等温线都为显著的非线性(n值为0.46—0.76).对于EE2和BPA的吸附非线性因子n值都存在这样的关系:HA>NHC>BC.EE2以有机碳归一化的Freundlich吸附能力(lgKOC)有BC>NHC>bulk>HA的关系,说明有机质成熟度越高,对EE2或者BPA的吸附能力越高.在土壤和沉积物有机质SOM(NHC、BC和HA)对吸附BPA和EE2的贡献上,NHC、BC和HA对沉积物和土壤对BPA总吸附贡献上要明显弱于它们对EE2的贡献.除了内分泌干扰物(EDCs)的疏水性影响EE2和BPA的吸附能力的差异外,分子大小和带电子苯环数也影响它们的吸附能力差异.     

聚乙烯及其废料油化技术中催化剂的研制与性能研究

本文研究了几种自制催化剂对聚乙烯热解产物的催化改质作用,催化反应温度与催化剂性质对催化改质所得气体收率及组成、汽油收率及辛烷值、柴油收率以及催化剂积碳的影响,探讨了适合聚乙烯及其废料热解产物催化改质的催化剂应具备的特性及热解产物在催化剂上反应的类型,同时探讨了本研究对废塑料油化技术的指导作用。应用此催化剂液体收率可达８０％以上,汽油辛烷值为８２（ＲＯＮ）。     

紫外光作用下氯酚的矿化程度比较

有关氯酚污染物光化学降解的研究,已有报道。ＨｕａｎｇＣＰ的工作较有系统性,他研究了四类深度化学氧化过程,检测指标是氯酚浓度。本文研究了在紫外光以及其它因素作用下,氯酚混合溶液的矿化程度,以溶液总有机磷浓度ＴＯＣ作为指标。所得结论,对于含有氯酚废水的治理,具有指导意义;对于难降解     

土壤性质对土壤中汞赋存形态的影响

土壤是一个复杂的生态系统，典型相关分析表明，土壤的组成性状对土壤中汞的形态分布影响较大，影响因子主要有ＦＡ，ＨＡ，有机质和碳酸盐含量，土壤粘粒作用较小，土壤有机质表现出很强的表面络合能力。     

淀山湖上覆水与沉积物孔隙水中重金属的分布特征

研究了淀山湖上覆水和沉积物孔隙水中Pb ,Cd,Cr,Cu ,Fe和Mn的浓度及Eh 分布 ,分析了孔隙水中重金属的扩散通量 .结果表明 ,淀山湖中重金属的浓度由高到低依次为 :Mn >Fe >Cr,Cu ,Pb >Cd ;Fe和Mn在孔隙水中的浓度远远大于它们在上覆水中的浓度 ,表层沉积物孔隙水中Pb ,Cd ,Cr,Cu的浓度稍大于它们在上覆水中的浓度 ;沉积物中的重金属可能按照浓度梯度经孔隙水从沉积物向上覆水中扩散而最终影响上覆水的水质     

镧对微囊藻的生长效应及被富集的动力学研究

研究了稀土元素La3 对微囊藻生长效应及其被微囊藻富集的动力学过程 .结果表明 :当La3 的添加浓度小于 2mg·l- 1 时 ,对微囊藻的生长有促进作用 ,当La3 的添加浓度大于 2mg·l- 1 时 ,微囊藻的生长受到抑制 .La3 在微囊藻中富集的动力学过程可用表面配位模型表征     

壳聚糖复合剂在家禽养殖中替代抗生素的研究

以壳聚糖复合剂替代抗生素,探讨壳聚糖复合剂对家禽养殖的生长促进,提高动物抗病力的作用.结果表明,壳聚糖复合剂显著提高了鸡的免疫能力,对增强鸡的防病和抗病能力相当于甚至优于抗生素(P＜0.1).而且使用壳聚糖复合剂还可以降低饲料的使用量.因此,以壳聚糖复合剂替代抗生素,可以保障家禽产品中抗生素类药物的零残留.     

玉米中四种镰刀菌毒素系统检测方法的研究

本文用气相色谱仪同步检测霉变玉米中脱氧雪腐镰刀菌烯醇、二乙酰氧基镳草镰刀菌烯醇、Ｔ－２毒素和玉米赤霉烯酮四种镰刀菌毒素,并筛选出较理想的衍生化试剂和衍生化条件。确定从玉米中对极性不同的四种毒素都有较高回收率的萃取、净化程序。建立了玉米中四种毒素的系统检测方法。本方法对四种毒素的回收率均达到８０％以上。     

五种农药对三唑酮光解的影响

本文研究了氯氰菊酸，溴氰菊酯，多菌灵，γ－六六六及辛硫磷等五种农药对杀菌剂三唑酮光化学降解的影响，当三唑酮分别与这五种农药以等剂量混合光照后，三唑酮的光解速度加快１．４４－２．４２倍，表现了较强的光敏降解效应，其敏化光解效率我照时间延长而逐渐提高，当三唑酮分别与这五种农药以２：１剂量比混合光照后，仅溴氰菊酯．多菌灵表现敏化降解效应，而氯氰菊酯，γ－六六六及辛硫磷则显示光猝灭降解效应，五种农药对三唑     

硝酸根对罗丹明B光解的敏化作用

研究了紫外光照射下，KNO3对罗丹明B光解的敏化作用．结果表明，KNO3的加入可以显著提高罗丹明B的光降解率，反应液的酸度愈强愈有利于反应的进行，KNO3不仅对罗丹明B的降解有敏化作用，而且还能够直接提供氧化罗丹明B所需要的氧。     

共存氯代酚结构对1-NP致突变性的影响

研究了氯代酚与1－NP的单一和联合致突变效应，结果发现，各氯代酚对1－NP的致突变性有不同程度的抑制作用，且抑制效应系数（S）与各氯代酚的分子描述参数的关系能用QSAR方程表示，由方程得出的预测值与实验测定值之间能较好地吻合。